הנוקלאוטיד הוא מה? הרכב, מבנה, מספר ורצף של נוקליאוטידים בשרשרת ה- DNA

כל היצורים החיים על פני כדור הארץ מורכבים ממספר רב של תאים התומכים בסדרי הארגון שלהם על חשבון המידע הגנטי המופיע בגרעין. הוא נשמר, מומש ומועבר על ידי תרכובות מולקולריות גבוהות מורכבות - חומצות גרעין המורכבות יחידות monomeric - נוקליאוטידים. תפקידם של חומצות גרעין לא יכול להיות overemphasized. יציבות המבנה שלהם קובעת את הפעילות החיונית הרגילה של האורגניזם, וכל סטייה במבנה גורמת בהכרח לשינוי בארגון התא, בפעילות של תהליכים פיזיולוגיים ובכדאיות התאים בכללותם.

הרעיון של נוקלאוטיד ותכונותיו

כל מולקולה של דנ"א או רנ"א מורכבת מתרכובות מונומריות קטנות יותר - נוקליאוטידים. במילים אחרות, נוקליאוטיד הוא חומר בניין לחומצות גרעין, לקואנזימים ולתרכובות ביולוגיות רבות אחרות, הנחוצות ביותר לתא בתהליך פעילותו החיונית.

המאפיינים העיקריים של חומרים שאין להם תחליף כוללים:

• אחסון מידע על מבנה חלבונים ומאפיינים בירושה;
• שליטה על צמיחה ורבייה;
• השתתפות בחילוף החומרים ובתהליכים פיזיולוגיים רבים אחרים המתרחשים בתא.

הרכב נוקליאוטידים

אם כבר מדברים על נוקליאוטידים, אי אפשר שלא להתעכב על סוגיה כה חשובה כמו המבנה וההרכב שלהם.

כל נוקלאוטיד מורכב מ:

• שאריות סוכר;
• בסיס חנקן;
• קבוצת פוספט או שאריות חומצה זרחתית.

ניתן לומר כי נוקליאוטידים הוא תרכובת אורגנית מורכבת. בהתאם להרכב המינים של בסיסים חנקן ואת סוג של pentose במבנה נוקליאוטידים, חומצות גרעין מחולקים לתוך:

• חומצה deoxyribonucleic, או DNA;
• חומצה ריבונוקלית, או רנ"א.

הרכב חומצות גרעין

בחומצות גרעין, הסוכר הוא pentose. זהו סוכר של חמישה פחמן, בדנ"א הוא נקרא deoxyribose, ב- RNA-ribose. כל מולקולה של פנטוס יש חמישה אטומי פחמן, ארבעה מהם יחד עם אטום חמצן טופס טבעת חמישה חברים, והחמישי הוא בקבוצה HO-CH2.

מיקומו של כל אטום פחמן במולקולה pentose מסומן על ידי ספרה ערבית עם ראש (1C, 2C, 3C, 4C, 5C). מאחר שכל תהליכי קריאת המידע התורשתי ממולקולת חומצת הגרעין הם בעלי אוריינטציה קפדנית, מספור אטומי הפחמן והסידור שלהם בזירה משמשים מעין אינדיקציה לכיוון הנכון.

על קבוצת hydroxyl, שאריות חומצה זרחתית מחוברת אטומי פחמן השלישי והחמישי (3C 'ו 5C'). הוא קובע את ההשתייכות הכימית של דנ"א ו- RNA לקבוצה של חומצות.

בסיס החנקן מחובר לאטום הפחמן הראשון (1C) במולקולת הסוכר.

הרכב המינים של בסיסים חנקניים

נוקליאוטידים של דנ"א לאורך הבסיס החנקני מיוצגים על ידי ארבעה סוגים:

• אדנין (A);
• עם גואנין (D);
• ציטוזין (C);
• תימין (T).

שני הראשונים שייכים למעמד של purines, שני האחרונים שייכים pyrimidines. לפי משקל מולקולרי, purine הוא תמיד כבד יותר מאשר pyrimidine.

RNA נוקליאוטידים על בסיס חנקני הם:

• אדנין (A);
• עם גואנין (D);
• ציטוזין (C);
• uracil (Y).

Uracil, בדיוק כמו thymine, הוא בסיס pyrimidine.

בספרות המדעית ניתן למצוא עוד ייעוד של בסיסים ניטרוגניים - אותיות לטיניות (A, T, C, G, U).

פרטים נוספים על המבנה הכימי של purines ו pyrimidines.

Pyrimidines, כלומר ציטוזין, תימין ו uracil, בהרכב שלהם מיוצגים על ידי שני אטומי חנקן וארבעה אטומי פחמן יוצרים טבעת שישה חברים. לכל אטום יש מספר משלו מ -1 עד 6.

Purines (adenine ו guanine) מורכב pyrimidine ו imidazole או שתי heterocycles. מולקולה של בסיסים purine מיוצג על ידי ארבעה אטומי חנקן וחמישה אטומי פחמן. כל אטום ממוספר בין 1 ל -9.

כתוצאה מהקשר של הבסיס החנקני ושאריות הפנטהאוזן, נוצרת נוקלאוזיד. נוקליאוטידים הוא תרכובת של נוקליאוסיד וקבוצת פוספט.

גיבוש קשרי פוספודיסטר

חשוב להבין את השאלה איך נוקליאוטידים מחוברים לרשת פוליפפטיד וליצור מולקולת חומצה גרעין. זאת בשל מה שמכונה קשרים phosphodiester.

האינטראקציה של שני נוקליאוטידים מניבה דינוקליוטיד. היווצרות של תרכובת חדשה מתרחשת על ידי עיבוי כאשר הקשר phosphodiester מתרחשת בין מחצית פוספט של מונומר אחד לבין קבוצת hydroxy של pentose של אחרים.

סינתזה של polynucleotide - חזרה חוזרת ונשנית של תגובה זו (כמה מיליוני פעמים). שרשרת polynucleotide בנויה על ידי יצירת קשרים phosphodiester בין הפחמימות השלישית והחמישית של סוכרים (3C 'ו 5C').

ההרכבה של polynucleotide הוא תהליך מורכב המערבת את האנזים של פולימראז DNA, אשר מספק צמיחה בשרשרת בקצה אחד בלבד (3) עם קבוצת hydroxy חינם.

מבנה מולקולת הדנ"א

מולקולת דנ"א, כמו גם חלבון, יכול להיות בעל מבנה ראשוני, משני ו שלישוני.

רצף של נוקליאוטידים בשרשרת ה- DNA קובע את המבנה העיקרי שלו . המבנה המשני נוצר עקב קשרי מימן, אשר הבסיס שלהם הוא העיקרון של השלמה. במילים אחרות, בסינתזה של הסליל הכפול של הדנ"א יש קבועות קבועה: אדנין של שרשרת אחת מתאים לתימין של אחר, גואנין לציטוזין, ולהיפך. זוגות של adenine ו תימין או guanine ו cytosine נוצרים עקב שניים הראשונים ושלושה במקרה האחרון של מימן אג"ח. מתחם נוקליאוטידים כזה מספק קשר חזק בין השרשראות ומרחק שווה ביניהם.

בידיעה רצף של נוקליאוטידים של גדיל DNA אחד, על פי העיקרון של השלמה או השלמה, השני ניתן להשלים.

מבנה דנ"א שלישוני נוצר בשל קשרים תלת מימדיים מורכבים, מה שהופך את המולקולה שלה קומפקטית יותר ומסוגלת להיות ממוקם בנפח תא קטן. לדוגמה, אורך ה- DNA coli הוא יותר מ 1 מ"מ, בעוד אורך התא הוא פחות מ 5 מיקרומטר.

מספר נוקליאוטידים בדנ"א, כלומר היחס הכמותי שלהם, מציית לחוק Chergaff (מספר הבסיסים של purine תמיד שווה לסכום של בסיסי pyrimidine). המרחק בין נוקליאוטידים הוא ערך קבוע של 0.34 ננומטר, כמו המשקל המולקולרי שלהם.

מבנה מולקולת ה- RNA

RNA מיוצג על ידי שרשרת polynucleotide יחיד נוצר באמצעות קשרים קוולנטיים בין pentose (במקרה זה ribose) ו שאריות פוספט. בסופו של דבר, זה הרבה יותר קצר מאשר DNA. ישנם גם הבדלים בהרכב המינים של בסיסים nitrogenous ב נוקליאוטידים. RNA במקום בסיס pyrimidine של תימין משמש uracil. בהתאם לפונקציות המבוצעות בגוף, RNA יכול להיות של שלושה סוגים.

• Ribosomal (rRNA) - בדרך כלל מכיל מ -3,000 ל -5,000 נוקליאוטידים. כמו הרכיב המבני הנדרש לוקח חלק ביצירת המרכז הפעיל של הריבוזומים, המיקום של אחד התהליכים החשובים ביותר בתא הוא biosynthesis חלבון.
• תחבורה (tRNA) - מורכב בממוצע של 75 - 95 נוקליאוטידים, מבצעת את העברת חומצת האמינו הרצוי למקום של סינתזה של פוליפפטיד הריבוזום. לכל סוג של tRNA (לפחות 40) יש רצף משלה של מונומרים או נוקליאוטידים הטבועה בו.
• מידע (mRNA) - על ידי הרכב נוקליאוטידים הוא מגוון מאוד. הוא מעביר מידע גנטי מ- DNA לריבוזומים, ומשמש כמטריצה לסינתזה של מולקולת חלבון.

תפקידם של נוקליאוטידים בגוף

נוקליאוטידים בתא מבצעים מספר פונקציות חשובות:

• משמשים כמבנים מבניים לחומצות גרעין (נוקליאוטידים של סדרת פוריין ופירימידין);
• להשתתף בתהליכים מטבוליים רבים בתא;
• הם חלק מ - ATP - מקור האנרגיה העיקרי בתאים;
• לפעול כמו נשאים של מקבילים תחליף בתאים (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• לבצע את הפונקציה של bioregulators;
יכול להיחשב השליחים השני של סינתזה רגילה תאיים (למשל, cAMP או cGMP).

נוקליאוטיד הוא יחידה מונומארית היוצרת תרכובות מורכבות יותר - חומצות גרעין, שבלעדיהן אי אפשר להעביר מידע גנטי, לאחסן אותו ולשכפל אותו. נוקליאוטידים חופשיים הם המרכיבים העיקריים המעורבים בתהליכי האות והאנרגיה התומכים בפעילות החיונית הנורמלית של תאים ושל האורגניזם בכללותו.